JP2018079484A - 熱間プレス成形方法および熱間プレス成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】部位により特性の異なる熱間プレス成形品が得られる熱間プレス成形方法を提供する。【解決手段】本発明の熱間プレス成形方法は、鋼板を加熱して鋼板全体をオーステナイトにする第１加熱工程と、第１加熱工程後の鋼板の冷却速度を部分的に変えて鋼板の一部である第１領域をマルテンサイトへ変態させると共に鋼板の他部である第２領域をオーステナイトのままとする第１冷却工程と、鋼板全体を再加熱して第１領域を焼戻しマルテンサイトにする第２加熱工程と、第２加熱工程後の鋼板全体を冷却する第２冷却工程とを備える。そして第１冷却工程と第２冷却工程の少なくとも一方は、鋼板を成形型でプレス成形する成形工程としてなされる。これにより焼戻しマルテンサイトからなる第１領域と、マルテンサイトからなる第２領域またはフェライトやパーライト等の混合組織からなる第２領域とを備える熱間プレス成形品が得られる。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は熱間プレス成形方法と熱間プレス成形品に関する。

自動車や家電等の各種分野でプレス成形品が多用されている。プレス成形品は、通常、ダイの周縁部とブランクホルダ（「しわ押さえ」等ともいう。）により挟持された金属板を、ダイの成形凹部とパンチの成形凸部の間で展伸または延伸させつつ所望形状に塑性変形させることにより得られる。このようなプレス成形により、複雑な形状の部材も効率的に量産され得る。

特に自動車分野等では、安全性、環境性（低燃費化）等の観点から、より高強度で軽量な熱間プレス成形が多用されつつある。熱間プレス成形は、例えば、オーステナイト域まで加熱された鋼板を、金型（ダイとパンチ）でプレス成形することにより、成形と熱処理を同時に行う成形方法である。

熱間プレス成形によれば、ワーク（鋼板）が高温で塑性変形し易いために高い成形性が得られる共に、成形と同時に焼き入れもなされるため成形品の高強度化（例えば、引張強度が１５００ＭＰａ以上）も図られる。なお、熱間プレス成形は、ホットプレス、ホットスタンプ等とも呼ばれている。

ところで、熱間プレス成形品（単に「プレス成形品」または「成形品」ともいう。）は、通常、全体が焼き入れされることにより、ほぼその全体が一様に高強度となり易い。しかし、一つのプレス成形品でも、部位により要求される特性が異なることは多い。例えば、高強度が要求される部位と強度よりも高延性または高靱性等が要求される部位との共存が要求される。このような傾向は、プレス成形品が大型になるほど顕著となる。そこで、熱間プレス成形を用いつつ、部位毎に特性（例えば、高強度部と、高延性部または高靱性部）を作り分けることが提案されている。これに関する記載が下記の特許文献にある。

特開２０１１−１７４１１５号公報 特開２０１２−１４４７７３号公報

特許文献１では、特定組成からなる鋼板全体をオーステナイト域（Ａｃ_３点以上）まで加熱した後、部位により冷却速度を変化させることにより、部位（急冷部と緩冷部）毎に強度の異なる熱間プレス成形品を得ている。

特許文献２では、熱放射吸収性に優れる黒色マーキングを部分的に施した鋼板を輻射伝熱加熱し、予め鋼板に温度分布を付与した後、その鋼板を急冷することによって、異強度部を有する熱間プレス成形品を得ている。

本発明はこのような事情の下、従来とは異なる方法により、部位により特性の異なる熱間プレス成形品を得る熱間プレス成形方法と、従来とは特性が異なる熱間プレス成形品とを提供することを目的とする。

本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究した結果、一部が焼き入れされたプレス成形品を再加熱し、再度その全体をプレス成形することによって、部位毎に特性（強度、硬さ等）の異なる熱間プレス成形品を得ることに成功した。この成果を発展させることにより、以降に述べる本発明を完成するに至った。

《熱間プレス成形方法》
（１）本発明は、鋼板を加熱して該鋼板全体をオーステナイトにする第１加熱工程と、該第１加熱工程後の鋼板の冷却速度を部分的に変えて該鋼板の一部である第１領域をマルテンサイトへ変態させると共に該鋼板の他部である第２領域をオーステナイトのままとする第１冷却工程と、該鋼板全体を再加熱して該第１領域を焼戻しマルテンサイトにする第２加熱工程と、該第２加熱工程後の鋼板全体を冷却する第２冷却工程とを備え、前記第１冷却工程と前記第２冷却工程の少なくとも一方は、前記鋼板を成形型でプレス成形する成形工程中になされる熱間プレス成形方法として把握できる。

（２）本発明の熱間プレス成形方法（単に「成形方法」ともいう。）によれば、次のようにして部位により特性（金属組織）の異なる熱間プレス成形品（単に「成形品」という。）が得られる。

先ず、第１加熱工程で鋼板の組織全体をオーステナイトとした後、第１冷却工程で第１領域を急冷（焼入れ）してマルテンサイトとする一方、第２領域を緩冷または徐冷してオーステナイト（Ａ_１点以下でＭｓ点超の過冷オーステナイトを含む）のまま維持する。このとき、当然ながら、第１冷却工程直後、第１領域はＭｓ点（マルテンサイト変態開始温度）未満の低温状態であり、第２領域はＭｓ点超の高温状態となっている。

次に、第２加熱工程で、第１冷却工程後の鋼板を再加熱する。これにより第１領域のマルテンサイトは焼戻されて焼戻しマルテンサイトとなる。一方、第１冷却工程後に第１領域よりも高温状態にあった第２領域は、第２加熱工程後もオーステナイトのままであるか、そのオーステナイトの少なくとも一部がフェライト（単に「Ｆ」とも記す。）、パーライト（単に「Ｐ」とも記す。）またはベイナイト（単に「Ｂ」とも記す。）等へ変態し得る。

第２領域の組織がオーステナイトのままか、オーステナイトから変化（変態）するか否かは、第２加熱工程後の第２領域の温度と昇温過程（特に加熱時間）に依り異なる。例えば、第２加熱工程で、Ａ_１点超まで急加熱された第２領域はオーステナイトのまま維持され易いが、Ａ_１点未満で長時間（数分程度）維持されると第２領域のオーステナイトの少なくとも一部はフェライト、パーライトまたはベイナイト等へ変化し易くなる。

さらに第２冷却工程で、そのように再加熱された鋼板を冷却（特に急冷）する。これにより、第１領域は安定した焼戻しマルテンサイトとなり、第２領域は第２加熱工程後の状態に応じた組織となる。例えば、第２加熱工程後にオーステナイト状態であった第２領域は、第２冷却工程で焼き入れられてマルテンサイトとなる。一方、第２加熱工程後にオーステナイトから変化していた第２領域なら、第２冷却工程後に安定した別組織（フェライト、パーライトまたはベイナイト等の単相組織または複相組織）になる。

そして、上述した第１冷却工程と第２冷却工程の少なくとも一方を、鋼板を成形型でプレス成形する成形工程中で行うことにより、部位毎の特性変更と形状付与が可能となる。例えば、高強度部（硬質部）と高靱性部または高延性部（軟質部）とが共存した所望形状の成形品が得られる。

なお、上述した第１領域の焼戻しマルテンサイトは、第２領域の組織に対応して、硬さの大きい硬質部となることもあれば、それよりも硬さが小さい軟質部となることもある。例えば、第２領域がマルテンサイトとなる場合なら、第１領域は第２領域よりも軟質な（靱性・延性が高い）焼戻しマルテンサイトとなる。一方、第２領域がフェライト、パーライトまたはベイナイト等となる場合なら、第１領域は第２領域よりも硬質な（高強度な）焼戻しマルテンサイトとなる。

《熱間プレス成形品》
上述した成形方法を踏まえて、本発明は、次のような従来とは異なる新たな成形品としても把握できる。

（１）本発明は、焼戻しマルテンサイトからなる第１領域と、マルテンサイトからなる第２領域とを備える熱間プレス成形品としても把握できる。

また本発明は、焼戻しマルテンサイトからなる第１領域と、フェライト、パーライトまたはベイナイトの一種以上（単一組織または複合組織）からなる第２領域とを備える熱間プレス成形品としても把握できる。

（２）第１領域と第２領域の相違は、上述した組織の相違としてのみならず、例えば、特性を代表する指標値である硬さの相違としても把握できる。具体的にいうと、本発明は、第１領域および第２領域の範囲内で、最小硬さ（Ｈｓ）に対する最大硬さ（Ｈｈ）の比である軟硬比（Ｈｈ／Ｈｓ）が１．３以上、１．５以上、１．８以上さらには２以上である熱間プレス成形品としても把握することができる。

また、軟硬比に換えて、または軟硬比と共に、軟硬差を用いて本発明の熱間プレス成形品を把握してもよい。具体的にいうと、本発明は、第１領域および第２領域の範囲内で、最大硬さ（Ｈｈ）と最小硬さ（Ｈｓ）の差である軟硬差（Ｈｈ−Ｈｓ）が１００ＨＶ以上、１３０ＨＶ以上、１７０ＨＶ以上、２００ＨＶ以上さらには３００ＨＶ以上である熱間プレス成形品としても把握することができる。

（３）本発明でいう焼戻しマルテンサイトは、オーステナイトをＭｓ点以下さらにはＭｆ点（マルテンサイト変態完了温度）以下に急冷して得られた焼入れマルテンサイト（Full martensite／ 単に「Full Ｍ」とも記す。）を、Ａ_１点未満の温度で焼き戻して得られる組織である。従って、本発明でいう焼戻しマルテンサイトは、低温（例えば１５０〜２５０℃）で焼戻して得られる狭義の焼戻しマルテンサイトに限らず、中温（例えば４００〜５５０℃）で焼戻して得られるトルースタイト、Ａ_１点に近い高温（例えば５５０〜６５０℃）で焼戻して得られるソルバイト等でもよい。

軟質な（靱性・延性が高い）焼戻しマルテンサイトは、マルテンサイト（Full Ｍ）を比較的高温で焼戻すことにより得られ、例えば、主にソルバイトからなると好ましい。逆に、硬質な（強度が高い）焼戻しマルテンサイトは、マルテンサイト（Full Ｍ）を比較的低温で焼戻すことにより得られ、例えば、主にトルースタイトや狭義の焼戻しマルテンサイトからなると好ましい。

なお、焼入れマルテンサイト（Full Ｍ）と焼戻しマルテンサイトとは、ともにマルテンサイト相からなるため、組織写真からだけでは識別が容易でない場合もあるが、炭化物の析出等を観察することにより両者の識別は可能である。

《その他》
（１）本明細書でいう「温度」は、特に断らない限り、鋼板または各領域の温度である。具体的な温度の特定は、鋼板側面に溶着させた熱電対で測定してなされる。各領域の温度は、各領域の中央で測定した温度を代表値として採用する。簡易的には、該当領域を放射温度計で測定して得た温度分布から求まる最大温度と最小温度を相加平均して求めた温度を、当該領域の温度としてもよい。

鋼板の変態温度（Ａ_１点、Ａ_３点、Ｍｆ点、Ｍｓ点等）は、鋼板の成分組成により定まる物性値である。変態温度は、厳密にいうと、昇温過程（加熱工程）と降温過程（冷却工程）とで異なる。このため、適宜、各温度に添え字「ｃ」（昇温過程、加熱工程）と「ｒ」（降温過程、冷却工程）を付す。但し、誤解を生じない限り、本明細書では「ｃ」、「ｒ」を付さずに簡潔な表記とした。

本明細書では、昇温過程か降温過程かを問わず、ある温度「未満」はその温度よりも低温を意味し、ある温度「超」はその温度よりも高温を意味する。

（２）本明細書でいう各領域の存在や範囲は、組織や硬さの分布傾向に着目することによりほぼ特定できる。なお、各領域の外延や境界を厳密に定めることは必ずしも容易ではないし、本発明を把握する上でさほど重要でもない。敢えていうなら、軟硬差が１００ＨＶ以上である各領域を、本発明でいう第１領域と第２領域とすればよい。

（３）成形後の金属組織（相）は、ナイタールで腐食させて表出させた対象部位（領域）を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察して得られた顕微鏡画像に基づいて判断できる。成形中の金属組織は、鋼板の組成と対象領域の温度に基づいて判断できる。

（４）特に断らない限り本明細書でいう「ｘ〜ｙ」は下限値ｘおよび上限値ｙを含む。本明細書に記載した種々の数値または数値範囲に含まれる任意の数値を新たな下限値または上限値として「ａ〜ｂ」のような範囲を新設し得る。

第１実施例（第１パターン）の成形方法における各工程と各工程中の温度変化を示す模式図である。 第１実施例に係る成形品の硬さ分布を示す分散図である。 第２実施例（第２パターン）の成形方法における各工程と各工程中の温度変化を示す模式図である。 第２実施例に係る成形品の硬さ分布を示す分散図である。

本明細書中から任意に選択した一または二以上の記載事項を本発明の構成要素とし得る。本明細書の記載内容は成形方法のみならず成形品にも該当し得る。「方法」に係る記載内容も「物」に係る構成要素となり得る。いずれの実施形態が最良であるか否かは、対象、要求性能等によって異なる。

《鋼板》
本発明に係る鋼板は、炭素（Ｃ）を含有した鉄合金からなり、焼き入れ可能であれば、炭素鋼板、合金鋼板の他、ステンレス鋼板（特にマルテンサイト系ステンレス鋼板）等でもよい。Ｃは、理論上、フェライト（α）の固溶上限である０．０２質量％（適宜単に「％」という。）からオーステナイト（γ）の固溶上限である２．１４％の範囲内で含有され得るが、成形性、強度、靱性等を考慮して、鋼板全体を１００％としたときにＣ：０．１〜０．６％さらには０．１５〜０．４％であると好ましい。

また鋼板は、焼き入れ性を高める合金元素（Ｍｎ、Ｃｒ、ＢまたはＭｏ等）を含有していると好ましい。この場合、例えば、マンガン（Ｍｎ）：０．５〜３％さらには１〜２．５％、Ｃｒ：０．０５〜３％さらには０．１〜１％、ボロン（Ｂ）：０．００１〜０．０１％であると好ましい。勿論、これら合金元素以外に、成形品の仕様に応じて、シリコン（Ｓｉ）やアルミニウム（Ａｌ）等の元素をそれぞれ０．００１〜０．５％さらには０．０２〜０．０５％程度含んでもよい。

なお、鋼板の厚さ（板厚）は、プレス成形品の仕様に応じて適宜選択され得るが、熱処理（焼入れ、焼戻し）や成形等の観点から、４ｍｍ以下、３ｍｍ以下、２ｍｍ以下さらには１．５ｍｍ以下であると好ましい。その下限値は問わないが、プレス成形品の剛性、強度等を確保するため、０．３ｍｍ以上、０．６ｍｍ以上さらには１ｍｍ以上であると好ましい。

《第１加熱工程》
第１加熱工程は、成形前または焼入前に、鋼板全体を加熱してオーステナイト（状態または相）とする工程である。具体的にいうと、第１加熱工程は、鋼板全体をオーステナイト変態完了温度（Ａｃ_３点）以上の初期温度（Ｔｉ）まで加熱する工程であるとよい。Ｔｉは、例えば、８５０〜９５０℃である。

《第１冷却工程》
第１冷却工程は、オーステナイト状態にある鋼板を冷却して、その一部である第１領域をマルテンサイトへ変態させると共に、その他部である第２領域をオーステナイトのままとする工程である。具体的にいうと、第１冷却工程は、第１領域を急冷させると共に、第２領域を緩冷または徐冷して、加熱された鋼板の冷却速度を部分的に変える工程である。

第１領域の急冷は、第１冷却工程をプレス成形として行う場合なら、例えば、鋼板の第１領域を成形型（金型）の成形面に直接接触させることに行える。

第２領域の緩冷または徐冷は、第１冷却工程をプレス成形として行う場合なら、例えば、鋼板の第２領域を成形型（金型）の成形面に接触させないようにして行える。第２領域と金型の成形面に接触させる場合なら、熱伝達性を低下させる構造（例えば凹凸模様の付与）を成形面に設けたり、ヒーター等の温度調整手段を成形面の近傍に内蔵したりするとよい。

なお、本明細書でいう急冷の冷却速度は、敢えていうと、例えば、１０〜３００℃／secである。また、緩冷または徐冷の冷却速度は、敢えていうと、例えば、１〜３０℃／secである。好ましい冷却速度の範囲は、例えば、各種鋼板に対応した連続冷却変態線図（ＣＣＴ図）と連続冷却曲線に基づいて定め得る。

《第２加熱工程》
第２加熱工程は、第１冷却工程後の鋼材（全体）を再加熱して、少なくとも第１領域のマルテンサイトを焼き戻す工程である。このときの加熱温度、昇温速度または保持時間等を調整することにより、各領域の組織制御が可能となる。例えば、次のような二つのパターンが考えられる。

（１）第１パターン
第１領域の温度がＡ_１点未満で、第２領域の温度がＡ_１点以上となるように鋼板を再加熱する。この鋼板を後続の第２冷却工程で急冷すると、第２領域は焼き入れされてマルテンサイトとなる。なお、第１領域のマルテンサイトは、Ａ_１点未満（直下）からの急冷であるため、焼き戻されたマルテンサイトとなる。

ここで第２領域の昇温が遅いと、第２領域のオーステナイトの一部がフェライトやパーライト等に変態し得る。この場合、第２領域をＡ_３点以上まで再加熱しない限り、第２領域全体がオーステナイトとはならず、急冷しても第２領域全体を完全なマルテンサイトとはできない。そこで第２加熱工程は、短時間で急加熱する工程であると好ましい。例えば、加熱開始から加熱完了までの加熱時間が１０〜２４０秒間、３０〜１２０秒間さらには４５〜９０秒間程度とするとよい。

（２）第２パターン
第１領域と第２領域をＡ_１点未満の温度まで再加熱する。この際、緩やかに昇温するか、所望の温度で所定時間保持する。これにより、第１領域のマルテンサイトは十分に焼き戻されると共に、第２領域のオーステナイトもフェライトやパーライト等へ十分に変態し得る。そこで第２加熱工程は、加熱開始から加熱完了までの加熱時間が１〜１２分間さらには２〜６分間であると好ましい。

なお、第１領域と第２領域を共にＡ_１点未満の温度まで急加熱した後、第２冷却工程で急冷すると、特性（硬さ等）は異なるとしても、第１パターンの場合と同様な傾向の組織（第１領域が焼戻しマルテンサイトで第２領域がマルテンサイト）となり得る。

《第２冷却工程》
第２冷却工程は、第２加熱工程で再加熱した鋼板（全体）を再冷却する工程である。第２冷却工程における冷却速度を調整することにより、第２加熱工程と相俟って、各領域の組織制御を行い得る。但し、通常、脆化や割れ等を抑止するために第２冷却工程は急冷される。このような第２冷却工程は、プレス成形（成形工程）としてなされると好ましい。鋼板全面が成形型内に保持された状態のまま急冷されることにより、部位毎に異なる特性を付与できるのみならず、寸法精度に優れた成形品が得られる。

《プレス成形品》
本発明のプレス成形品は、その形態や用途を問わないが、例えば、車両ボディ、バンパー、オイルパン、インナーパネル、ピラー、ホイルハウス等として用いられる。なお、本発明のプレス成形品は、さらに他の熱処理等が施されることを排除するものではない。

熱間プレス成形品の製造および評価を通じて、本発明を具体的に説明する。

《プレス成形装置（金型）》
成形凹部を有するダイと、それに遊嵌される成形凸部を有するパンチと、ダイに対向して配設されたブランクホルダと、ブランクホルダを上下動可能に支持するダイクッションと、ダイクッションを支持するベースと、ダイを駆動する油圧プレス機とを備えた熱間プレス成形装置（単に「成形装置」または「金型」ともいう。）を用意した。なお、この成形装置では、パンチはベースに固定されている。

ダイは、一方向に延在する溝形状の成形凹部を有する。ダイは、延在方向に略同長な第１型部（第１領域１１、２１に相応／図１Ａ、図２Ａ参照）と第２型部（第２領域１２、２２に相応／図１Ａ、図２Ａ参照）とからなる。第１型部と第２型部の間には断熱材か介装されている。

第１型部には、少なくともワークを急冷するための冷却水を誘導する水路が内部に配設されてある。第２型部は、その水路に加えて、少なくともワークの冷却速度を調整する電熱ヒーターが内部に配設されてある。また、第１型部と第２型部には、各部の金型温度（特に鋼板に接触する表面近傍の温度）を検出する熱電対（温度検出手段）と、その検出結果に応じて、水路へ供給する冷却水量や電熱ヒーターに供給する電力量等を調整する制御装置（温度制御手段）を備える。

《ワーク》
市販されている熱間プレス成形用鋼板を用意した。この鋼板の組成は、Ｃ：０．１９質量％、Ｍｎ：２．０質量％、Ｃｒ：０．２５質量％、残部：Ｆｅおよび不可避不純物であった。なお、この鋼板は、Ａ_３点：８２０℃、Ａ_１点：７３０℃、Ｍｓ点：３６０℃、Ｍｆ点：２８０℃である。これらの温度は相変態に伴って生じる体積変化を測定することにより特定される。また、鋼板の初期硬さは１９０ＨＶであった。

《熱間プレス成形／第１実施例》
［試料の製造］
図１Ａに示すような熱間プレス成形（第１パターン）を行った。以下に各工程の詳細を説明する。なお、図１Ａには、各工程で生じる鋼板１の第１領域１１と第２領域１２の温度変化（熱履歴）も併せて示した。各部の温度は熱電対を鋼板側面に溶着して測定した。また図１Ａには、次のような表記で、各工程で生成される鋼板１の組織を示した。
γ：オーステナイト、Supercooled γ：過冷オーステナイト、Ｍ：マルテンサイト、
Full Ｍ：焼入れマルテンサイト、Tempered Ｍ：焼戻しマルテンサイト、
Ｆ：フェライト、Ｐ：パーライト、

（１）第１加熱工程
鋼板１を加熱炉（第１加熱炉）に入れて、その全体をＡｃ_３点以上である初期温度（Ｔｉ）まで加熱した。なお、本実施例ではＴｉ＝９００℃とした。

（２）第１成形工程（第１冷却工程）
加熱炉から取り出した鋼板を直ちに上述した成形装置内に載置し、プレス成形を行った。この際、金型（第１成形型）の第１型部と第２型部の温度はそれぞれ独立して制御し、図１Ａに示すようなに第１領域１１の温度（Ｔ１）と第２領域１２の温度（Ｔ２）を変化させた。具体的にいうと、加熱された鋼板１の一部である第１領域１１をＭｆ点以下の第１冷却温度（Ｔ１ｒ）まで冷却する。また、鋼板１の他部である第２領域１２をＡｒ_１点未満でＭｓ点超の第２冷却温度（Ｔ２ｒ）まで冷却する。なお、本実施例ではＴ１ｒ＝１００℃、Ｔ２ｒ＝５８０℃とした。

こうして第１領域１１はほぼ完全なマルテンサイト（Full Ｍ）相となり、第２領域１２は過冷オーステナイト（Supercooled γ）相となる。なお、本工程では、第１領域１１も第２領域１２も金型に直接接触させて成形した。この際、第１領域１１は水冷された第１型部と接触して急冷され、第２領域１２は所定温度に予熱された第２型部に接触して緩冷（徐冷）された。このとき、金型による鋼板１の成形時間（接触時間）は１０〜２０秒であった。

（３）第２加熱工程
第１成形工程で所望形状に成形された鋼板１を金型から素早く取り出して、直ちに加熱炉（第２加熱炉）へ入れた。このときの炉内温度：１０００℃、保持時間：５５秒間とした。

こうして第１成形工程（第１冷却工程）で冷却された鋼板１は、全体が急速に再加熱された。これにより、第１領域１１はＡｃ_１点未満の第１加熱温度（Ｔ１ｃ）まで昇温して焼き戻されたマルテンサイト（Tempered Ｍ）となる。一方、本工程前に第１領域１１よりも高温状態にあった第２領域１２はＡｃ_１点以上の第２加熱温度（Ｔ２ｃ）まで昇温して全体がオーステナイトのまま維持される。なお、本実施例ではＴ１ｃ＝６８０℃、Ｔ２ｃ＝８４０℃とした。

（４）第２成形工程（第２冷却工程）
加熱炉から取り出した鋼板を直ちに、再び上述した成形装置内に載置し、プレス成形を行った。この際、金型（第２成形型）の第１型部と第２型部は共に、十分に冷却された状態にしておいた。

こうして第２加熱工程で再加熱された鋼板１の全体を、Ｍｆ点以下の最終温度（Ｔｆ）まで急冷した。これにより、安定な焼戻しマルテンサイトからなる第１領域１１と、オーステナイトから相変態した（焼き入れた）マルテンサイト（Full Ｍ）からなる第２領域１２とを有する熱間プレス成形品が得られた。なお、本実施例ではＴｆを室温とした。

［試料の測定］
上述の成形品の各部のビーカス硬さを測定した結果を図１Ｂに示した。図１Ｂから明らかなように、相対的に第１領域１１は軟質で、第２領域１２は硬質となることが確認された。換言すると、硬さ（または組織）が十分に相違する部位が共存した熱間プレス成形品が得られた。

具体的にいうと、第１領域１１内における最小硬さ（Ｈｓ）は約３００ＨＶ程度であり、第２領域１１内における最大硬さ（Ｈｈ）は約６００ＨＶ程度となった。つまり、両者の軟硬比（Ｈｈ／Ｈｓ）は約２程度、軟硬差は約３００ＨＶ程度となった。

《熱間プレス成形／第２実施例》
［試料の製造］
図２Ａに示すような熱間プレス成形（第２パターン）を行った。以下に各工程の詳細を説明する。図２Ａにも、各工程で生じる鋼板２の第１領域２１と第２領域２２の温度変化（熱履歴）を併せて示した。なお、第１実施例と同様な内容については、適宜、説明を省略または簡略した。

（１）第１実施例（第１パターン）と同様に、第１加熱工程と第１成形工程（第１冷却工程）を行った。

（２）第２加熱工程
第１成形工程で所望形状に成形された鋼板２を金型から取り出して加熱炉（第２加熱炉）へ入れた。このときの炉内温度：５５０℃、保持時間：４分間とした。これにより第１成形工程（第１冷却工程）で冷却された鋼板２を全体的に再加熱した。これにより、第２領域２２はＡｃ_１点未満の第２加熱温度（Ｔ２ｃ）まで昇温する。一方、本工程前に第２領域２２より低温状態にあった第１領域２１も、当然、Ａｃ_１点未満の第１加熱温度（Ｔ１ｃ）まで昇温する。もっとも、本工程では、鋼板２がさほど高温でない炉内に比較的長く保持されるため、第１領域２１と第２領域２２の各温度はほぼ等しくなる（Ｔ１ｃ≒Ｔ２ｃ）。なお、本実施例ではＴ１ｃ（≒Ｔ２ｃ）＝５５０℃とした。

このとき第１領域２１は、あまり高くない温度で焼き戻されるため、第１実施例の場合よりも硬質な焼き戻されたマルテンサイト（Tempered Ｍ）となる。一方、第２領域２２は、上述のようなＡ_１点未満で長時間保持されるため、オーステナイト（γ）からフェライト（Ｆ）へ変態する。この様子は、図２Ａに示すように、第２領域２２の温度変化線が変態線（γ to Ｆ transformation line）と交差することからもわかる。このとき、第２領域２２のオーステナイト中に固溶していたＣは、セメンタイトθ（Ｆｅ_３Ｃ）として析出し、θとＦによって、パーライト（Ｐ）またはベイナイト（Ｂ）という組織を生成する。

（３）第１実施例（第１パターン）と同様に、第２成形工程（第２冷却工程）を行った。これにより、安定で硬質な焼戻しマルテンサイトからなる第１領域１１と、オーステナイトから相変態したフェライトとパーライト（Ｐ）またはベイナイト（Ｂ）との混合組織からなる第２領域１２とを有する熱間プレス成形品が得られた。

［試料の測定］
上述の成形品の各部のビーカス硬さを測定した結果を図２Ｂに示した。図２Ｂから明らかなように、第１実施例の場合とは逆に、第１領域２１は硬質で第２領域２２は軟質となることが確認された。具体的にいうと、第１領域２１内における最大硬さ（Ｈｈ）は約３６０ＨＶ程度であり、第２領域１１内における最小硬さ（Ｈｓ）は約２２０ＨＶ程度となった。これらから、両者の軟硬比（Ｈｈ／Ｈｓ）は約１．６程度であり、軟硬差は約１４０ＨＶ程度となった。このように本実施例でも、硬さ（または組織）が十分に相違する部位が共存した熱間プレス成形品が得られた。

第１実施例と第２実施例からわかるように、部位により特性（硬さ、強度等）の異なる成形品を得ることができると共に、その熱処理過程を変化させることにより、各部の特性（硬さ等）、それらの配置等の調整が可能となることも確認できた。

１、２ 鋼板
１１、２１ 第１領域
２１、２２ 第２領域

Claims (11)

1. 鋼板を加熱して該鋼板全体をオーステナイトにする第１加熱工程と、
   該第１加熱工程後の鋼板の冷却速度を部分的に変えて該鋼板の一部である第１領域をマルテンサイトへ変態させると共に該鋼板の他部である第２領域をオーステナイトのままとする第１冷却工程と、
   該鋼板全体を再加熱して該第１領域を焼戻しマルテンサイトにする第２加熱工程と、
   該第２加熱工程後の鋼板全体を冷却する第２冷却工程とを備え、
   前記第１冷却工程と前記第２冷却工程の少なくとも一方は、前記鋼板を成形型でプレス成形する成形工程中になされる熱間プレス成形方法。
2. 前記第２加熱工程は、前記第１領域をオーステナイト変態開始温度（Ａ_１点）未満とする工程であり、
   前記第２冷却工程は、該第２領域をマルテンサイトへ変態させる工程である請求項１に記載の熱間プレス成形方法。
3. 前記第２加熱工程は、加熱開始から加熱完了までの加熱時間が１０〜２４０秒間である請求項２に記載の熱間プレス成形方法。
4. 前記第２加熱工程は、前記第１領域および前記第２領域をＡ_１点未満として、該第２領域をフェライト、パーライトまたはベイナイトへ変態させる工程である請求項１に記載の熱間プレス成形方法。
5. 前記第２加熱工程は、加熱開始から加熱完了までの加熱時間が１〜１２分間である請求項４に記載の熱間プレス成形方法。
6. 焼戻しマルテンサイトからなる第１領域と、マルテンサイトからなる第２領域とを備える熱間プレス成形品。
7. 焼戻しマルテンサイトからなる第１領域と、フェライト、パーライトまたはベイナイトの一種以上からなる第２領域とを備える熱間プレス成形品。
8. 前記第１領域および前記第２領域の範囲内で、最小硬さ（Ｈｓ）に対する最大硬さ（Ｈｈ）の比である軟硬比（Ｈｈ／Ｈｓ）が１．３以上である請求項６または７に記載の熱間プレス成形品。
9. 前記第１領域および前記第２領域の範囲内で、最大硬さ（Ｈｈ）と最小硬さ（Ｈｓ）の差である軟硬差（Ｈｈ−Ｈｓ）が１００ＨＶ以上である請求項６〜８のいずれかに記載の熱間プレス成形品。
10. 前記焼戻しマルテンサイトは、ソルバイトまたはトルースタイトからなる請求項６〜９のいずれかに記載の熱間プレス成形品。
11. 全体を１００質量％（単位「％」という。）として、炭素（Ｃ）：０．１〜０．６％と、マンガン（Ｍｎ）：０．５〜３％および／またはクロム（Ｃｒ）：０．０５〜３％とを含有する鋼板からなる請求項６〜１０のいずれかに記載の熱間プレス成形品。